ESACH-blog | De toepassing van geavanceerde onderzoekstechnieken in het Palazzo Ducale in Mantova, Italië

Het hoofddoel van landmeetkundige op architectonisch gebied is om te leiden tot de kennis van het object door de definitie van een interpretatief model van het artefact. In de afgelopen jaren heeft de toepassing van geavanceerde onderzoekstechnieken de mogelijkheden om historische architectuur te begrijpen, te onderzoeken en weer te geven aanzienlijk uitgebreid, en in dit opzicht is het werk dat tijdens de Onderzoek geavanceerde technieken les op Politecnico di Milano levert een voorbeeldige bijdrage aan de discussies over geavanceerde technologieën die worden toegepast op het onderzoeken van gebouwd erfgoed.

Geschreven door: Laura Cerliani en Annachiara Colombo.

Het doel van de gegevensherinneringscampagne, Palazzo Ducale, is een uitgebreid architectonisch complex dat in het hogere deel van Mantova staat en dat overeenkomt met de originele kern van de oude stad. Aangezien het paleis uit talrijke gebouwen, gangen, galerijen, hoven en tuinen bestaat, heeft het geheel zich ontwikkeld tot een microkosmos die een uitgestrekt stedelijk gebied beslaat en is het gedefinieerd als een paleis in de vorm van een stad.

In het bijzonder was de onderzoeksactiviteit die werd uitgevoerd door professor Francesco Fassi gericht op het gebruik van de 3D-onderzoeksverwerving om de 2D-metrische gegevens uit te werken die nodig waren om, in een later stadium, het definitieve conserveringsproject van de Architectuurontwerp en geschiedenis Master Degree aan Politecnico di Milano.

Statische terrestrische laserscanner

Bereikscanners zijn contactloze instrumenten die laserlicht uitzenden om metingen uit te voeren: ze ontvangen en analyseren het signaal van de gereflecteerde straling om het object in 3D-coördinaatpunten te bemonsteren. Er zijn tegenwoordig grote variëteiten van dergelijke scanners voor digitale acquisitie van 3D-objecten beschikbaar, en met name voor het onderzoek van het Palazzo Ducale waren terrestrische laserscanners nodig, zowel in statische als dynamische modus.

Figuur 1: Palazzo Ducale, foto door Marco Introini. Bron: Marco Introini, Luigi Spinelli, Architetture a Mantova. Da Palazzo Ducale alla Cartiera Burgo, Silvana Editoriale, Cinisello Balsamo, 2018

Het belangrijkste doel bij het toepassen van de Static Terrestrial Laser Scanner was de 3D-acquisitie van een klein deel van het gehele complex, dat overeenkomt met wat bekend staat als Palazzo del Capitano [Figuur 1]. Dit instrument biedt langzame acquisities die worden gekenmerkt door een hoge meetnauwkeurigheid en resolutie. Voordat u met het Static Terrestrial Laser Scanner-onderzoek begint, is het belangrijk om de parameters voor de resolutie van de acquisitie in te stellen volgens de weergaveschaal van de beoogde tekeningen.

Nadat de gegevens zijn verzameld, wordt het resultaat getoond door de uitwerking van een puntenwolk: dit is een reeks punten gedefinieerd in xyz-coördinaten die het buitenoppervlak van het object vertegenwoordigen en die kunnen worden geopend en gevisualiseerd in AutoDesk ReCap (Reality Capture) . De dichtheid van de puntenwolk drukt de resolutie van de acquisitie uit en in dit geval waren meer dan honderd verschillende scans nodig die van verschillende locaties waren verkregen om de uiteindelijke puntenwolk te verkrijgen. Om de informatie in 2D metrisch weer te geven, is het hierna mogelijk om de puntenwolk in Autocad te importeren, die zal worden gebruikt om de positie van de doorsnedevlakken in te stellen volgens de benodigde tekeningen.

Figuur 2: Lengtedoorsnede - Puntwolk van Palazzo del Capitano in Autocad

De afbeeldingen [Figuur 2, Figuur 3] tonen de puntenwolk zoals geïmporteerd in de software en de definitie van het doorsnedevlak. Dit diende om de lengtedoorsnede van de Armeria te verkrijgen, waardoor de kenmerken en de relatie met de lagere structuren van Corte Vecchia in detail werden uitgelegd.

Figuur 3: Lengtedoorsnede - Eindresultaat na de gegevensuitwerking

Dynamische modus voor terrestrische laserscanner

De dynamische modus van de terrestrische laserscanner is een geheel nieuwe manier om gegevens te verzamelen: het opent de onderzoekstechnieken voor een meer betaalbaar panorama, en dit vooral in termen van instrumentgebruik. Deze modus maakt het mogelijk om de morfologie van een gebouw vast te leggen en de puntenwolk ervan te definiëren door simpelweg langs de gerelateerde ruimte te lopen met behulp van een rugzak waarop het landmeetinstrument zich bevindt.

De dynamische modus is een combinatie van mobiel in kaart brengen met het bereikgebaseerde laserscanneronderzoek. Enerzijds geeft het de mogelijkheid om het meetpad in kaart te brengen dankzij een zelf-geografisch gps-systeem, terwijl anderzijds de laserscanner in staat is om in real-time de puntenwolk te bouwen.

Concreet zijn een laserscanner en een camera geïnstalleerd op een rugzak die, in ons geval, gemakkelijk gedragen werd door zowel professor als studenten. Het instrument was gekoppeld aan een schermpad waarmee we zowel de constructie van de puntenwolk als onze surveyroute in realtime konden visualiseren. Deze laatste landmeetmethode nam ongeveer twee uur in beslag, en in dit tijdsbestek zijn de meeste open ruimtes en pleinen van het Palazzo Ducale onderzocht, samen met enkele van de binnenkamers die gewoonlijk gesloten zijn voor het publiek.

Afbeelding 4: driedimensionale weergave van de puntenwolk die door de rugzak wordt onderzocht, van Autodesk Recap

Verwijzend naar de dynamische laserscanner, is een ander aspect dat in overweging moet worden genomen tijdens de onderzoeksfase de loopsnelheid van de landmeter, aangezien dit zowel de resolutie als de dichtheid van de puntenwolk die wordt geconstrueerd, beïnvloedt. Daarom zou het beste hulpmiddel zijn om het verzamelen van de informatie een paar keer en met een lage loopsnelheid te herhalen, dit om de scanherinnering van de lichtreflecties van alle getroffen oppervlakken te vergemakkelijken. 

De afbeelding [Figuur 4] toont de laatste puntenwolk eenmaal geïmporteerd in ReCap en, wat betreft de statische laserscanner, is het mogelijk om het model te gebruiken om plattegronden, doorsneden en andere tekeningen te herbouwen [Figuur 5].

Figuur 5: Lengtedoorsnede van de kerk van Santa Barbara en Giardino Pensile, door de puntenwolk

Een van de bepalende elementen van een Dynamic Survey resulteerde in de mogelijkheid die de tool bood om de onderlinge relatie van de delen van het Palazzo Ducale te bestuderen. In feite onderzochten we niet een enkele kamer, maar het hele complex, en op deze manier waren we in staat om te analyseren hoe de stukken zijn samengesteld als een samenhangend ensemble, waarbij we zichzelf ontwarren tussen topografie en landschapsbehoeften [Figuur 6].

Figuur 6: Langsdoorsnede van de kerk van Santa Barbara en Giardino Pensile, eindresultaat

Voors en tegens van de twee landmeetkundige technieken

Na de analyse denken we dat het goed zou zijn om de technieken samen te vatten door middel van hun vergelijking. In eerste instantie moet worden erkend dat beide momenteel slechts betaalbaar zijn voor een klein aantal experts, vanwege de geldkosten en ook vanwege de specifieke vereiste vaardigheden. Bovendien, en met betrekking tot het verwerken van details, vereist de statische modus een tijd van data-uitwerking tussen de informatieverwerving en de tekeninguitwerking, dat is niet het geval voor de dynamische modus die deze in feite beter beheersbaar maakt. Niettemin kunnen beide technieken als fundamenteel worden beschouwd op architecturaal en stedelijk gebied, zelfs als ze van toepassing zijn op verschillende situaties, aangezien ze zich richten op verschillende behoeften: de nauwkeurigheid van de statische kan nu niet worden bereikt door de dynamische, terwijl de laatste een er moet een breder en uitgebreider onderzoek worden uitgevoerd.

Een van de grootste taken voor een architect die de interventie over de bestaande gebouwde omgeving benadert, is de voorlopige analyse van de site. Omdat er vaak geen mogelijkheid is om de plaats persoonlijk te bezoeken, wordt beoefenaars gevraagd informatie te verzamelen via internetbronnen, bibliotheken en boeken. In dit opzicht zou de constructie van een stedelijke puntenwolk die verwijst naar historische en vooraanstaande oriëntatiepunten een eerste stap zijn op weg naar de volgende grens van informatieve mapping. Door deze documentatie te delen, zouden mensen in feite de kenmerken van de plek beter kunnen begrijpen en dieper kunnen gaan met onderzoek.

Over de auteurs

Laura Cerliani is een masterstudent aan de Politecnico di Milano, waar ze de masteropleiding Architectural Design and History volgt. De grote interesse in cultureel erfgoed en behoud bracht haar ertoe om zich bij ESACH aan te sluiten en dieper in te gaan op onderzoekstechnieken en onderhoudspraktijken op historische locaties.

Annachiara Colombo is een afgestudeerde student Architecture Design and History aan Politecnico di Milano. Tijdens haar jaren van studie doorliep ze verschillende ontwerpbenaderingen en ontwikkelde ze een interesse in architectuur als een creatieve praktijk die de stad met de inwoners verbindt. Ze is gepassioneerd door cultureel erfgoed en de relatie tussen oud en nieuw in de architectuur.

X